海上風(fēng)機(jī)系統(tǒng)載荷仿真及輪轂的優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外紛紛掀起發(fā)展海上風(fēng)電項(xiàng)目的熱潮。海上風(fēng)電機(jī)組作為海上風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的重要組成部分，被人們和專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員普遍關(guān)注的是其性能的改進(jìn)。海上風(fēng)電機(jī)組的機(jī)械部分主要包括輪轂、主軸、增速箱、發(fā)電機(jī)、塔筒等。輪轂是海上風(fēng)電機(jī)組連接葉片和主軸的關(guān)鍵零部件，其性能的提高將對(duì)整機(jī)性能的改善起到積極作用。
　　針對(duì)目前海上風(fēng)機(jī)裝機(jī)規(guī)模日益增長(zhǎng)，而國(guó)內(nèi)相關(guān)理論研究還不能有效的指導(dǎo)海上風(fēng)機(jī)發(fā)展的現(xiàn)狀。本文著重研究海上風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的載荷仿真，在載

2、荷仿真的基礎(chǔ)上，對(duì)輪轂進(jìn)行有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)，為輪轂的設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供一種從載荷計(jì)算到強(qiáng)度分析的方法，對(duì)海上風(fēng)機(jī)其他零部件的分析具有借鑒和指導(dǎo)意義。
　　在載荷仿真中，結(jié)合GL標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)和波浪進(jìn)行分類(lèi)，共分956種極限工況和66種疲勞工況，對(duì)相應(yīng)的風(fēng)況和波浪進(jìn)行仿真，對(duì)各個(gè)工況進(jìn)行載荷仿真，力爭(zhēng)模擬出接近實(shí)際的風(fēng)機(jī)載荷。該部分提供了一種計(jì)算海上風(fēng)機(jī)載荷的方法，得出整個(gè)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的載荷，為風(fēng)機(jī)關(guān)鍵零部件的有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了載荷依

3、據(jù)。
　　輪轂的有限元分析主要是利用Pro/E和ANSYS Workbench的良好軟件接口及ANSYS Workbench強(qiáng)大的有限元分析能力，運(yùn)用載荷仿真的結(jié)果對(duì)輪轂進(jìn)行極限強(qiáng)度分析和簡(jiǎn)單的疲勞強(qiáng)度分析，結(jié)果滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，從而驗(yàn)證輪轂設(shè)計(jì)的合理性。
　　基于輪轂成本和風(fēng)機(jī)整個(gè)結(jié)構(gòu)的考慮，輪轂存在過(guò)重的缺陷，因此需要對(duì)輪轂進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。輪轂優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是，在滿(mǎn)足強(qiáng)度的前提下對(duì)輪轂進(jìn)行減重。主要方法是，對(duì)輪轂的設(shè)計(jì)變量